5. Giả thuyết nghiên cứu
2.3.2. Đóng gói bài giảng và cách chạy
Sau khi đưa nội dung cần thiết vào Violet thì chọn Bài giảng Đóng gói
hoặc biểu tượng đóng gói. Chọn dạng file và tên sản phẩm.
Sau khi đã đóng gói và xuất ra dưới dạng file chạy (*.exe), trong thư mục gói bài giảng sẽ bao gồm các file và thư mục con như sau :
Nếu muốn sửa đổi bài giảng sau khi đóng gói, ta chỉ cần click double chuột vào file kịch bản Scenario. Còn nếu muốn chạy bài giảng thì click double chuột vào file chạy *.exe (file có biểu tượng ).
CHƢƠNG 3 . KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thiết kế mô phỏng
Việc thiết kế các mô phỏng về một số thao tác : chưng cất lôi cuốn hơi nước, chưng cất phân đoạn, tính chất của axetilen, phương pháp chiết, phương pháp sắc ký… đều khá giống nhau về cách thực hiện. Ở đây chúng tôi trình bày kịch bản của mô phỏng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Sử dụng công cụ vẽ trong Toolbox để vẽ đối tượng hoặc sử dụng mô hình có sẵn trong các phần mềm hóa học khác, sử dụng hình ảnh và chỉnh sửa bằng công cụ Paint có sẵn trong máy tính, trong nội dung thiết kế chúng tôi sử dụng tư liệu sẵn có trong Liblaries của Chemwin. Với ngân hàng dữ liệu tạo hình phong phú, Chemwin cung cấp hình ảnh khá hoàn chỉnh về các dụng cụ : phễu chiết, sinh hàn, đèn cồn….Tuy nhiên đây chỉ là hệ ảnh tĩnh 2D, điểm đánh dấu sự nổi bật 3D của mô phỏng là tạo hình dáng ngọn lửa cháy, cũng như dòng nước trong sinh hàn luôn chuyển động.
Quá trình tạo đối tượng của kịch bản mô phỏng dụng cụ chưng cất lôi cuốn hơi nước được cụ thể hoá như sau :
- Mô hình dụng cụ chưng cất lôi cuốn hơi nước
+ Sử dụng Layer 1 : Tạo bộ dụng cụ chưng cất lôi cuốn hơi nước bằng cách vẽ trong flash và thực hiện thao tác Group (nhóm đối tượng) hoặc lắp ghép dụng cụ có sẵn trong Chemwin. Tuy nhiên việc vẽ và lắp ghép thường tốn nhiều thời gian do đó ta có thể chụp lại bộ hình dụng cụ từ sách giáo khoa sử dụng công cụ Paint có sẵn trong máy tính để sửa ảnh tạo khoảng trống trong hệ thống dụng cụ để các đối tượng màu sắc nổi bật với các hiệu ứng khi đoạn phim chạy.
Hình 3.1. Bộ dụng cụ chưng cất lôi cuốn hơi nước
- Tạo ngọn lửa đèn cồn đang cháy bằng Layer 2
+ Tạo đối tượng ngọn lửa đèn cồn trong library : vào menu insert / new symbol đặt tên “ngọn lửa đèn cồn” ở trong library thuận tiện cho quá trình sử dụng đối tượng. Tại keyframe 1 vẽ ngọn lửa đèn cồn hoặc sử dụng ngọn lửa đèn cồn dạng Bitmap .
+ Layer 2 : tạo cảm giác đèn cồn đang cháy thì đặt vị trí ngọn lửa đèn cồn
hơi khác nhau tại các keyframe khác nhau. Việc sử dụng màu sắc và vị trí khác nhau của ngọn lửa gây cái nhìn “thật” cho thấy hình ảnh ngọn lửa cháy đều và khác biệt với màu nền.
Quá trình chưng cất được thể hiện bằng hiệu ứng chuyển động của các
đối tượng tại các Layer còn lại như sau:
+ Layer 3 : Hơi nước trong mô phỏng cần chưng cất tạo chuyển động trong bình cầu 1 tăng dần từ keyframe 1 đến keyframe 150.
+ Layer 4 : Hơi nước đi qua vòi dẫn tạo chuyển động từ keyframe 150 đến
keyframe 250 với hiệu ứng xuất hiện từ trái qua phải theo hướng ống dẫn. + Layer 5 : Hơi nước trong ở bình cầu 2 chuyển động tăng dần từ keyframe 250 đến 330.
+ Layer 6 : Hơi hoá chất cần chưng cất bị cuốn theo qua ống dẫn tiếp theo
trong hệ thống từ trái qua phải xuất hiện từ từ và chuyển động từ keyframe 330 đến keyframe 400.
+ Layer 7 : Hoá chất nhỏ giọt xuống bình hứng qua sừng bò bằng cách tạo
đối tượng là hai giọt nước trong Library với hiệu ứng và thời gian rơi xuống chênh lệch nhau .
+ Layer 8 : Đối tượng chưng cất được có lượng tăng dần trong bình hứng chuyển động theo chiều từ dưới lên trên tương ứng với lượng hoá chất được chưng cất tăng dần.
Để thấy rằng hệ chất có sự “lôi cuốn” chúng tôi sử dụng màu tím mặc dù không thể hiện đúng màu sắc của hơi nước nhưng mang tính chất “ đánh dấu” sự khác biệt với màu nền của giao diện, tức là gây ra một chuyển động dễ nhìn kèm theo mũi tên minh họa. Màu sắc cũng phân biệt như vậy đối với tinh dầu bị lôi cuốn trong bình cầu thứ hai. Tuy nhiên trong bình hứng thì lớp chất lỏng chưa thể có sự phân lớp rõ ràng vì về mặt lý thuyết cần thêm NaCl bão hòa, chúng tôi chỉ dừng lại ở mức có sự nhỏ giọt dưới sừng bò.
Hình 3.2. Mô phỏng chưng cất lôi cuốn hơi nước
- Để thuận tiện cho việc điều khiển quá trình chạy mô phỏng ta tạo nút lệnh liên kết với hiệu ứng xuất hiện và tắt ngọn lửa tại Layer 9 :
+ Tạo nút (Button) liên kết thời gian xuất hiện ngọn lửa cạnh đèn cồn và có màu trùng với màu nền và nằm ở vị trí cạnh đèn cồn. Đây là một thao tác mang tính chất “đánh lừa” người xem khi đèn cồn vẫn cháy nhưng nút điều khiển bị che lấp bởi sự trùng màu với background. Khi tác động vào nút làm cho người xem hiểu là tác động vào đèn cồn dẫn đến đèn cồn cháy hoặc tắt. + Cách tạo nút như hình vẽ sau : Insert → New Symbol (Ctrl + F8) → Button
giao diện thiết kế Button xuất hiện như sau :
+ Chọn lệnh cho nút : click chuột phải vào nút vừa tạo chọn Actions xuất hiện hộp thoại Actions-button như hình vẽ.
On\(press) \ Enter \ { \ + \ Golbal Functions \ Timeline Control \ Gotoand play ( 10 ) \ }.
- Trong lệnh tạo nút trên thì lệnh bắt đầu được thực hiện tại keyframe 10 (gotoAndPlay).Khi nhấn vào nút thì đoạn phim bắt đầu chạy từ Frame 10.
On\(press) \ Enter \ { \ + \ Golbal Functions \ Timeline Control \ Gotoand stop (400) \ }. Tại keyframe 400 đoạn phim dừng lại, press là lệnh áp dụng khi người dùng nhấp nút chuột.
Với việc chuẩn bị nội dung kịch bản chi tiết như vậy, việc tiến hành thiết kế một số thao tác khác như : phương pháp chiết, phương pháp sắc kí cột…hoàn toàn theo kịch bản của cơ sở lý thuyết đặc trưng. Với phương pháp chiết việc phân lớp chất lỏng được đánh dấu bằng các màu sắc khác nhau không mang ý nghĩa mô tả màu thực của lớp chất. Chuyển động của chất lỏng trong phễu chiết được mô tả tiến trình từ trên xuống dưới ứng với các keyframe 5 đến keyframe 180. Đồng thời lớp chất lỏng chiết được tăng dần từ dưới lên trong bình hứng.
Tạo khóa phễu dưới dạng nút: có hình dạng giống với khóa phễu ở trạng thái khi chưa mở và khi đã mở tạo cảm giác khi tác động vào nút giống như mở và đóng khoá.
+ Nút 1 có hình dạng giống với hình khoá phễu khi chưa mở khoá tại keyframe 1 và có lệnh như sau : On\(press) \ Enter \ { \ + \ Golbal Functions \ Timeline Control \ GotoandPlay (2) \ }. Lệnh được thực hiện và đoạn phim được chạy bắt đầu từ keyframe 2. Tạo cảm giác khoá phễu chưa mở chúng tôi sử dụng công cụ Free transform tool trong Toolbox.
+ Nút 2 có hình dạng giống khoá phễu khi đã mở được đặt tại keyframe 2 và có lệnh như sau : On\(press) \ Enter \ { \ + \ Golbal Functions \ Timeline Control \ GotoandPlay (1). Hình dạng nút giống với trạng thái khi khoá phễu mở và quá trình chiết được bắt đầu. Khi tác động và khoá phễu tức là thực hiện lệnh với nút thì quá trình chiết trở về trạng thái đóng khoá phễu tại keyframe 1.
- Việc chuẩn bị bộ dụng cụ cho các quá trình đơn giản như chiết, sắc kí cột thì chỉ cần sử dụng công cụ vẽ trực tiếp trong flash và nhóm đối tượng group.
Hình 3.3. Mô phỏng phương pháp sắc kí cột và phương pháp chiết
3.1.2. Một số mô phỏng cấu trúc phân tử
Mô phỏng chủ yếu sử dụng công cụ vẽ trong Chemwin 6.0 kết hợp Hyperchem, Chemoffice 2004 hoặc phần mềm hóa học khác để vẽ các công thức phân tử, công thức cấu tạo, cấu dạng của các chất hữu cơ. Sau khi thiết kế được mô hình hợp chất thì đưa vào library của flash. Để sử dụng đối tượng trên bằng cách kéo nhả đối tượng trên từ library đặt vào vùng làm việc trên flash. Nếu chỉ như vậy thì flash không có ý nghĩa gì, điểm khác biệt ở đây là flash có thể làm nổi bật nội dung kiến thức trọng tâm cần lưu ý dưới sự điều khiển của giáo viên qua đó làm khắc sâu kiến thức cho người học khi mà chỉ tập trung chú ý vào nội dung được nổi bật. Thực chất của việc làm nổi bật là tạo nút (button) mà nút ở đây chính là kiến thức cần khắc sâu.
Quá trình xây dựng mô phỏng cấu trúc của protein như sau :
- Trước hết sử dụng công cụ vẽ và tạo chữ trong flash hoặc trong các phần mềm hoá học khác để tạo đối tượng, mô hình các phân tử. Đầu tiên tạo nền trong flash với độ nghiêng khác nhau tạo cảm giác không gian để phân tử protein có cấu trúc gấp . Sau đó tạo mạch liên kết của phân tử protein đưa vào
trong library của flash dưới dạng nút : Insert → New Symbol (Ctrl + F8) → Button ở trạng thái Up (trạng thái ban đầu của phân tử).
Sau khi có mô hình phân tử protein ở trạng thái Up : giao diện thiết kế Button xuất hiện như sau
+ Up : Trạng thái diện mạo của đối tượng cần khi con trỏ không nằm trên đối tượng. Ban đầu người xem chỉ có thể nhìn thấy trạng thái Up của đối tượng (trạng thái ban đầu khi chưa nhấn mạnh).
- Tạo các liên kết giữa các đối tượng để nhấn mạnh nội dung kiến thức cần lưu ý trong mô phỏng sẽ sử dụng đến trạng thái Over, Down, Hit :
+ Over : Xác định diện mạo của đối tượng khi con trỏ nằm lên trên đối
tượng.Trạng thái này tạo sự khác biệt cho đối tượng so với đối tượng khác. + Down : Xác định diện mạo của đối tượng khi nó được nhấp. Tại trạng thái này tạo sự khác biệt cho đối tượng so với đối tượng khác.
+ Hit : Xác định vùng của nút vốn phản hồi lại chuột. Vùng này ẩn, khi di
chuyển con trỏ lên trên vùng Hit, con trỏ được xem là nằm trên nút. Khi nhấp bất cứ nơi nào trên Hit nút sẽ hoạt động.
- Để tạo cảm giác không gian trong flash sử dụng biểu tượng Free transform tool trong Toolbox. Với cấu trúc của protein chỉ cần sử dụng trạng thái Over nhấn mạnh liên kết peptit, trạng thái Down nhấn mạnh liên kết hidro.
Sau khi thiết kế xong mô phỏng dưới dạng nút thì thực hiện thao tác kéo nhả ra vùng làm việc của flash. Với các mô phỏng khác thao tác tiến hành tương tự. Điểm khác biệt so với thiết kế thao tác thực nghiệm là không phải tạo hiệu ứng chuyển động cũng như kịch bản cho mô phỏng mà chỉ cần tạo sự nổi bật của kiến thức cần nhấn mạnh với các màu sắc gây sự chú ý của người học. Với các phân tử khác cũng sử dụng trạng thái Over, Down, Hit để làm nổi bật nội dung chú ý.
Hình 3.4. Chuyển hoá cấu dạng Glucozơ
Một ưu điểm nữa trong flash là có thể đưa video vào kết hợp với nội dung cần nhấn mạnh bằng thao tác Insert → New Symbol (Ctrl + F8) → Movie
clip. Khi đưa video vào flash thì video hoạt động dưới sự điều khiển của người sử dụng kèm theo là nội dung muốn nhấn mạnh. Như vậy Flash tích hợp khá nhiều ưu điểm mà phần mềm khác không có giúp khắc sâu kiến thức trọng tâm trong nội dung bài học dưới sự điều khiển của người sử dụng.
3.1.3. Mô phỏng cơ chế phản ứng
Với nội dung cơ chế phản ứng yêu cầu cần phải xây dựng được hoạt cảnh, hành động tương ứng với từng đoạn hoạt hình cho phù hợp mà vẫn đảm bảo đúng nội dung tiến trình các giai đoạn của cơ chế phản ứng hoá học. Đối tượng được sử dụng trong mô phỏng được thiết kế bằng công cụ Tool trong flash. Trong flash không gian 3D được thể hiện rõ ràng khi sử dụng quả cầu 3D với màu sắc và kích thước khác nhau biểu thị cho nguyên tử, nhóm nguyên tử trong phân tử chất tham gia vào cơ chế đó. Trên thực tế thì kích thước và màu sắc của nguyên tử, nhóm nguyên tử khác nhau, trong mô phỏng chúng tôi sử dụng màu sắc và kích thước chỉ có tính chất tương đối khi kích thước và màu sắc các nguyên tử, nhóm nguyên tử không phù hợp với thực tế, ở đây quả cầu 3D tượng trưng cho nguyên tử có màu sắc và kích thước khác nhau chỉ để phân biệt rõ các nguyên tử khác nhau trong phân tử. Ngoài ra tính chất 3D còn được thể hiện rõ ở thanh liên kết giữa các nguyên tử bằng cách tạo độ bóng cho liên kết, ở một số mô phỏng của các đối tượng khi xây dựng hoạt cảnh tương ứng với các thứ tự di chuyển khác nhau, thứ tự liên kết, vị trí liên kết phù hợp với cấu trúc không gian theo qui ước. Dưới đây chúng tôi xây dựng kịch bản với đoạn hoạt hình của cơ chế SN2.
Ví dụ 1 : Kịch bản cho mô phỏng phản ứng SN2 sẽ chứa đựng các đoạn hoạt hình sau.
- Hoạt hình 1 : Hình thành trạng thái chuyển tiếp bền gồm hành động sau : + Tác nhân Y- di chuyển dần về phía phân tử R1R2R3C-X nhưng ở phía khác so với nguyên tử X.
+ Trạng thái chuyển tiếp bền hình thành khi cả X và Y cùng liên kết với C ở 2 phía khác nhau nhưng với liên kết đều không hoàn chỉnh.
- Hoạt hình 2 : Tạo sản phẩm quay cấu hình gồm các hành động :
+ Liên kết C – X biến mất, X- tách ra khỏi phân tử, liên kết C – Y hình thành rõ nét
+ Đồng thời các nguyên tử, nhóm nguyên tử R1, R2, R3 cùng với các liên kết quay theo đúng thứ tự để tạo ra sản phẩm quay cấu hình Y-C R1R2R3
- Hoạt hình 3 : Hình thành trạng thái chuyển tiếp kém bền tạo sản phẩm giữ nguyên cấu hình gồm hành động sau :
+ Tác nhân Y- di chuyển dần về phía phân tử ở cùng phía với nguyên tử X, X và Y cùng chung 1 liên kết với C. Trạng thái chuyển tiếp kém bền được hình thành.
+ X- tách ra khỏi phân tử, còn lại Y liên kết với C sản phẩm giữ nguyên cấu hình R1R2R3C-Y hình thành.
Kịch bản được xây dựng phù hợp với tiến trình lập thể của cơ chế SN2 gồm qua trạng thái chuyển tiếp và sản phẩm quay cấu hình là sản phẩm chính. Với kịch bản khác thì quá trình xây dựng mô phỏng, tạo đoạn hoạt hình tương tự khi mà xác định rõ các giai đoạn, tiến trình lập thể của cơ chế phản ứng và xây dựng hoạt cảnh có trong các đoạn hoạt hình. Từ đó xây dựng kịch bản hành động ứng với các giai đoạn và thứ tự hành động của các đối tượng có trong đoạn hoạt hình. Chúng tôi xây dựng 09 cơ chế gồm : SN2, SNi, SR, AE, E1, E2, SE2(Ar), AN(CO).
Ví dụ 2 : Cơ chế thế gốc SR điển hình là phản ứng của CH4 với Cl2 dưới tác dụng của ánh sáng thì đoạn hoạt hình được xây dựng như sau:
Hoạt hình 1: Cl2 bị tách ra thành 2 nguyên tử Cl dưới tác dụng của ánh sáng gồm các hành động sau:
+ Ánh sáng xuất hiện, tác động vào liên kết Cl – Cl.
+ Liên kết Cl – Cl bị mờ dần và biến mất, thay vào đó là 2 nguyên tử Cl
xuất hiện.
+ 2 nguyên tử Cl chuyển động ra xa trung tâm màn hình tiến gần đến phân tử CH4 để chuẩn bị cho đoạn hoạt hình 2.
Hoạt hình 2 : Tạo gốc tự do CH3 gồm các hành động :